【正文】 ............ 35 附 ： 通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖 ..................................................................... 36 附 ：通風(fēng)困難時(shí)期系統(tǒng)立體圖 ..................................................................... 37 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 1 礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計(jì) 前言 采礦工業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)工業(yè)，它在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，煤炭是我國(guó)一次能源的主體。我國(guó)煤炭生產(chǎn)以井下開采為主，其產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的 95%。向井下供應(yīng)新鮮的空氣和良好的供風(fēng)系統(tǒng)是分不開的，所以在礦井建設(shè)的過(guò)程中一定要設(shè)計(jì)優(yōu)良的通風(fēng)系統(tǒng)，這樣不僅可以滿足井下供風(fēng)的要求，還能很好的節(jié)約礦井通風(fēng)的費(fèi)用。風(fēng)別計(jì)算 了通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的風(fēng)量和風(fēng)壓，并以此為基礎(chǔ)選用了礦井主要通風(fēng)機(jī)和電機(jī)，設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)滿足了礦井通風(fēng)的要求。 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 2 地質(zhì)概況 該礦井地處平原，地面標(biāo)高 +150m，井田走向長(zhǎng)度 5km，傾斜方向長(zhǎng)度。 井田有兩個(gè)開采煤層，為 k1 k，在井田范圍內(nèi)，煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角 150，各煤層厚度、間距及頂?shù)匕鍘r性參見綜合柱狀圖 11： 圖 11 綜合柱狀圖 礦井相對(duì)瓦斯涌出量為 ，煤層有自然發(fā)火危險(xiǎn)，發(fā)火期為 16—18 個(gè)月，煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為 36% 。每個(gè)采區(qū)上山和下山部分各分為五個(gè)區(qū) 段回采。 采區(qū)軌道上山均布置在 k2煤層的底板穩(wěn)定細(xì)砂石中，區(qū)段回風(fēng)平巷與運(yùn)輸上山，區(qū)段運(yùn)輸平巷與軌道上山采用石門連接，為了保證生產(chǎn)正常接替，前期東西兩翼各安排兩個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的煤層平巷掘 進(jìn)頭，后期東西兩翼各安排兩個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的煤層平巷掘進(jìn)頭和一個(gè)巖石下山掘進(jìn)頭。井為箕斗井提煤用，井為罐籠井升降人員、材料、矸石，也作為進(jìn)風(fēng)井用，并設(shè)有梯子間。并且另普采和綜采面相互交替的順序，保證同一采區(qū)能夠同時(shí)向下推進(jìn)。 井內(nèi)的氣象參數(shù)按表 3 所列的平均值選取，除綜采工作面采用 4－ 6 工作制外，其它均采用三八工作制。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部風(fēng)，它包含礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。各種通分系統(tǒng)的形式如圖 21，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表 21： 表 21 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分類 分類 通分系統(tǒng) 適用條件及優(yōu)缺點(diǎn) 中央式 中央并列式 進(jìn)、回風(fēng)井大致并列位于井田中央 適用于煤層傾角較大，走向不長(zhǎng)（一般小于4km），投產(chǎn)初期暫未設(shè)置邊界安全出口，且自然發(fā)火不嚴(yán)重的礦井： 1． 初期投資少，采區(qū)生產(chǎn)集中，并便于管理； 2． 節(jié)省風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地，占地少，比在井田內(nèi)打邊界風(fēng)井壓煤少； 3． 進(jìn)、出風(fēng)井之間的漏風(fēng)較大，風(fēng)路較長(zhǎng)，阻力較大； 4． 工業(yè)場(chǎng)地有噪音影響 中央分列式 進(jìn)、回風(fēng)井大致位于井田走向中央，沿傾向有一定的距適用于煤層傾角小，走向長(zhǎng)度不大的礦井 1． 比中央并列式安全性好； 2． 礦井通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)少，有利于 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 4 離，回風(fēng)井位于淺部煤層處 對(duì)瓦 斯、自然發(fā)火的管理； 3． 工業(yè)場(chǎng)地沒(méi)有噪音影響； 4． 多一個(gè)風(fēng)井場(chǎng)地，壓煤較多 對(duì)角式 進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，回風(fēng)井位于淺部走向兩翼 一般適用于煤層走向長(zhǎng)度（超過(guò) 4km），井田面積大，產(chǎn)量較大的礦井。其中有中央分列式與對(duì)角式混合，中央并列與對(duì)角混合，以及中央并列式與中央分列混合 混合式是前幾種的發(fā)展，適用于 ： 1． 礦井走向距離很長(zhǎng)以及老礦井的擴(kuò)建和深部開采； 2． 多煤層多井筒的礦井。 1． 各分區(qū)有獨(dú)立的通風(fēng)路線，互不影響是此方式的主要優(yōu)點(diǎn)，便于管理； 2． 建井工期短； 3． 安全生產(chǎn)好； 4． 分區(qū)進(jìn)風(fēng)井多，需增加風(fēng)井場(chǎng)地，通風(fēng)機(jī)管理分散 分區(qū)回風(fēng) 進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向中央，在采區(qū)開掘回風(fēng)井，并分別按設(shè)通風(fēng)機(jī)分區(qū)抽出 適用于每層距地表較淺，或因地表高低起伏較大，無(wú)法開鑿淺部的總回 風(fēng)道。另外礦井走向長(zhǎng)，多煤層開采，高溫礦井，亦有采用此方式 對(duì)有瓦斯噴出或有煤與瓦斯突出的礦井應(yīng)采用分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) 除適用于上述條件外，還適用于高瓦斯礦井和具備一定條件的大型礦井 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 5 通風(fēng)方式選擇 在該礦中，由于井田長(zhǎng)度為 5km，明顯超出了 4km，所以如果使用中央式，就一定會(huì)造成回風(fēng)巷道太長(zhǎng)，阻力增大，掘進(jìn)專用通風(fēng)巷道長(zhǎng)等缺 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 6 點(diǎn)，和采用兩翼對(duì)角式相比要多開掘 2500m 的階段回風(fēng)大巷 ，而如果采用兩翼對(duì)角的方式，將回風(fēng)井布置在兩翼的運(yùn)輸上山的上邊界處，并用回風(fēng)石 門連通運(yùn)輸上山和回風(fēng)井。 在通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)必須要予以充分考慮。從這方面考慮才 用第二中通風(fēng)方案會(huì)比第一種通風(fēng)方案要好。從這方面考慮采用第二種通風(fēng)方案會(huì)比第一種要好。比較可見采用方案一可以減少井巷工程。需要詳細(xì)計(jì)算才能知道兩種方案的初期投資情況，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)可以知道方案一可以節(jié)省初期投資，早產(chǎn)煤。 通風(fēng)方法一般根據(jù)煤層瓦斯含量高低，煤層埋藏深度和賦存狀態(tài)，沖擊層厚度，煤層自然發(fā)火性，小窯塌陷漏風(fēng)情況、地形條件，以及開拓方式等綜合考慮確定。 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 7 表 2— 3 通風(fēng)方式分類 通風(fēng)方式 適用條件及優(yōu)缺點(diǎn) 抽出式 是當(dāng)前通風(fēng)方式 的主要形式，適應(yīng)性較廣泛，尤其對(duì)高瓦斯礦井，更有利于對(duì)瓦斯的管理，也適用于礦井走向長(zhǎng)，開采面積大的礦井 優(yōu)點(diǎn)： 1．井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下的風(fēng)流壓力提高可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全； 2．漏風(fēng)量小，通風(fēng)管理較簡(jiǎn)單； 3．與壓入式比較，不存在過(guò)度到下水平時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化的困難； 缺點(diǎn)：當(dāng)?shù)孛嬗行「G塌陷區(qū)并和采空區(qū)溝通時(shí)，抽出式會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下使有效風(fēng)量減少?？偦仫L(fēng)巷 無(wú)法連通或維護(hù)困難的條件下 優(yōu)缺點(diǎn)： 1． 壓入式的優(yōu)缺點(diǎn)與抽出式相反，能用一部分回風(fēng)把小窯塌陷區(qū)的有害氣體壓到地面； 2． 進(jìn)風(fēng)線路漏風(fēng)大，管理困難； 3． 風(fēng)阻大、風(fēng)量調(diào)節(jié)困難； 4． 由第一水平的壓入式過(guò)渡到深部水平的抽出式有一定困難； 5． 通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)通風(fēng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，又可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。 由于該礦井地處平原，井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，不存 在小窯漏風(fēng)情況，走向長(zhǎng)度 5000 米，又由于煤的瓦斯相對(duì)涌出量為 ，為了便于管理，通風(fēng)安全，減少漏風(fēng)，所以選用抽出式礦井通風(fēng)方法。由于礦井開采方式和采區(qū)巷道布置不同，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)連接方式也就不一樣。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖和立體圖見附件 1— 4 。只設(shè)兩條上山時(shí)，一條進(jìn)風(fēng)，另一條回風(fēng)。當(dāng)采區(qū)生產(chǎn)能力大、產(chǎn)量集中、瓦斯涌出量大，上下多區(qū)段同時(shí)生產(chǎn)或采區(qū)有煤與瓦斯突出危險(xiǎn) 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 8 時(shí)，可增設(shè)專用的通風(fēng)上山。故下部車場(chǎng)繞道中不設(shè)風(fēng)門。 運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)、軌道上山回風(fēng) 如圖 3— 2，運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)時(shí)，風(fēng)流與煤流方向相反。運(yùn)輸上山的中部、上部與回風(fēng)巷或回風(fēng)上山連接的巷道中均設(shè)置風(fēng)門或風(fēng)墻。為了將軌道上山與采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷隔離，其下部車場(chǎng)中應(yīng)設(shè)兩道風(fēng)門，風(fēng)門間隔不應(yīng)小于一列車長(zhǎng)度；否則運(yùn)料與通風(fēng)發(fā)生矛盾，風(fēng)門易于被破壞或敞開，導(dǎo)致工作面風(fēng)量不足，可能引發(fā)事故。 輸送機(jī)上山進(jìn)風(fēng)，由于風(fēng)流方向與運(yùn)煤方向相反，易于引起煤塵飛揚(yáng)，運(yùn)輸煤炭釋放大量瓦斯，可使進(jìn)風(fēng)流的煤塵和瓦斯?jié)舛仍龃螅绊懝ぷ髅娴陌踩l(wèi)生條件；輸送機(jī)設(shè)備所散發(fā)的熱量，使風(fēng)流溫度增高。 該礦井的煤塵具有強(qiáng)爆炸性，所以運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)容易引起煤塵飛揚(yáng)，并釋放出大量瓦斯，可使進(jìn)風(fēng)流中的煤塵和瓦 斯?jié)舛仍龃?，給安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的隱患。 采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)要求 （ 1）回采工作面要獨(dú)立通風(fēng)。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，回采工作面分支應(yīng)盡量避免處在角聯(lián)分支或復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)聯(lián)分支上；當(dāng)無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)有保證風(fēng)流穩(wěn)定的措施。應(yīng)盡量減小回采工作面的內(nèi)部及外部漏風(fēng)，特別應(yīng)避免從外部向回采工作面的漏風(fēng)。 （ 5）保證風(fēng)流暢通。 《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，煤層傾角大于 12o工作面都要采用上行通風(fēng)。 B．機(jī)電設(shè)備設(shè)在回風(fēng)道時(shí)，回采工作面回風(fēng)道中瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò) 1%，并應(yīng)裝有瓦斯自動(dòng)報(bào)警斷電裝置。 在煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的、傾角大于 12o的煤層中，嚴(yán)禁回采工作面采用下行通風(fēng)。 但是運(yùn)輸設(shè)備處于回風(fēng)流中，不太安全。 （ 2）按進(jìn)、回風(fēng)巷數(shù)目分類，見表 3— 2 表 3— 2 工作面通風(fēng)方式 通風(fēng)方式 適應(yīng)條件及優(yōu)缺點(diǎn) U型通風(fēng)方后退式 一進(jìn)一回，在我國(guó)使用比較普遍，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巷道維修量小，工作面漏風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理，但上隅角瓦斯容 易超限，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)。由于巷道均維護(hù)在煤體重， 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 11 式 因而巷道的漏風(fēng)率減少，適用于低瓦斯礦井 前進(jìn)式 一進(jìn)一回，可緩和采，掘緊張關(guān)系，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，而涌向回風(fēng)順曹。這種通風(fēng)系統(tǒng)適用于推進(jìn)距離，低瓦斯，自燃傾向性弱的煤層 Y型通風(fēng)方式 兩進(jìn)一回，在回采工作面的上、下端各設(shè)一條進(jìn)風(fēng)巷道，另外在采空區(qū)一側(cè)設(shè)回風(fēng)道。 E型通風(fēng)方式 兩進(jìn)一回，下兩天為進(jìn)風(fēng)巷，上面為回風(fēng)巷。但是容易引起工作面上隅角瓦斯超限。優(yōu)點(diǎn)：相鄰工作面公用一個(gè)進(jìn)或回風(fēng)巷，減少了巷道的開掘和維護(hù)，漏風(fēng)少，利于防火，在近水平煤層的綜采工作面中應(yīng)用較廣。 E 型巷道要開采三條通風(fēng)巷道，這樣開采是合理的，但是和 U 型后退式相比需要多開采一條巷道，所以在該礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)中選用 U 型后退式。 按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，設(shè)計(jì)礦井的風(fēng)量應(yīng)由?。▍^(qū)）煤炭局確定，且需依照礦井整個(gè)服務(wù)年限內(nèi)各個(gè)時(shí)期的通風(fēng)要求分水平進(jìn)行計(jì)算，以保證合理通風(fēng)。在一號(hào)和四號(hào)工作面布置綜采工作面，在二號(hào)和三號(hào)工作面布置高檔普采工作面，將高檔普采備采工作面布置在東翼采區(qū)，為了使風(fēng)量早分開減少通風(fēng)阻力將憊采工作面布置在靠近主要運(yùn)輸大巷的位置，這樣也方 便 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 12 開采上水平的煤，減少了突水，礦壓等難題。在東西兩翼各布置兩個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的煤層平巷掘進(jìn)頭，掘進(jìn)頭緊隨開采工作面，為下一工作面作準(zhǔn)備，如圖 4— 1 所示 圖 4— 1 通風(fēng)最容易時(shí)期平面圖 生產(chǎn)礦井總風(fēng)量按下列要求分別計(jì)算，并取其中最大值。 因?yàn)榫峦瑫r(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為 700 人，并且取 ? ，代入上式可以得到： 34 700 3500( / m i n)Qm? ? ? ?。 備采工作面 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 13 實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算 ()a b c d tQ Q Q Q Q K? ? ? ? ?? ? ? ? 3/minm （ 4— 3） 式中： aQ? —— 采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和， 3/minm ； bQ? —— 掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和， 3/minm ； cQ? —— 硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和， 3/minm ； dQ? —— 除了采煤、掘進(jìn)和硐室地點(diǎn)外其他需要通風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量總和， 3/minm 。 , / m i nnna a i a iiiQ Q Q m?????? （ 4— 4） 式中： aiQ —— 第 i 個(gè)采煤工作面實(shí)際需要的風(fēng)量， 3/minm ； 39。 各個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯，二氧化碳涌出量，爆破后的有毒有害氣體產(chǎn)生量、工作面的氣溫和風(fēng)速以及人數(shù)因素分別進(jìn)行計(jì)算后，采取其中最大值 。備用工作面亦應(yīng)滿足瓦斯、二氧化碳、氣溫和風(fēng)速等規(guī)定計(jì)算風(fēng)量，且不得低于其采煤時(shí)的實(shí)際需要風(fēng)量的 50%。通常機(jī)采工作面可取 ~ ? ；炮采工作面可取 ~12aiK ? 。 表 4— 1 工作面溫度和風(fēng)速關(guān)系 工作面空氣溫度， oC 工作面風(fēng)速 ,/aiV ms 15 ~ 15~18 ~ 18~20 ~ 20~23 ~ 23~26 ~ 26~28 ~ 長(zhǎng)臂工作面實(shí)際需要風(fēng)量（ aiQ ），按下式計(jì)算： 36 0 , / m ina i a i a iQ V S m? ? ? （ 4— 7） 式中： aiV — 第 i 個(gè)工作面風(fēng)速， m/s； aiS — 第 i 個(gè)采煤工作面的平均斷面積， 2m 。 礦井通風(fēng) 學(xué) 課設(shè)計(jì) 15 按最高風(fēng)速驗(yàn)算，各個(gè)采煤工作面的最低風(fēng)量（ aiQ ）： 32 4 0 , / m inai aiQ S m? （ 4— 11） 一號(hào)工作面的面積為 2m ，代入上式 33111 5 1 5 7 . 8 1 1 7 ( / m i n ) , 2